(57)【要約】      （修正有）【課題】ハウジング内に収納された第１のダイアフラムに対して、ハウジング表面に設けらた第２のダイアフラムから圧力伝達部材を介して、圧力を印加する圧力検出装置において、各ダイアフラムにおける歪み変形の阻害を防止し、良好な歪み変形を維持する。【解決手段】圧力検出装置１００は、ハウジング１０に収納された第１のダイアフラム２３を有するセンシング部２０と、ハウジング１０のパイプ部１０ｃの突出先端部に設けられた第２のダイアフラム１３と、パイプ部１０ｃ内に収納され一端部が第１のダイアフラム２３に接触し他端部が第２のダイアフラム１３に接触する棒状の圧力伝達部材８０とを備え、圧力伝達部材８０の両端部にそれぞれ球状部材９１、９２を固定して設け、第１のダイアフラム２３および第２のダイアフラム１３の最大変形時の曲率半径を、それぞれ当該ダイアフラムに接する球状部材９１、９２の曲率半径よりも大きくしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１０）と、
前記ハウジング（１０）に収納され、圧力を受圧するための第１のダイアフラム（２３）を有するとともに圧力に応じた信号を出力するセンシング部（２０）と、
前記ハウジング（１０）のうち前記第１のダイアフラム（２３）の収納部位から突出するパイプ状をなすパイプ部（１０ｃ）と、
前記パイプ部（１０ｃ）の突出先端部の開口部（１０ｄ）に対して当該開口部（１０ｄ）を遮蔽するように固定された第２のダイアフラム（１３）と、
前記パイプ部（１０ｃ）内に、一端部が前記第１のダイアフラム（２３）に接触し他端部が前記第２のダイアフラム（１３）に接触するように収納された棒状の圧力伝達部材（８０）とを備え、
前記第２のダイアフラム（１３）が受けた圧力を、前記圧力伝達部材（８０）を介して前記第１のダイアフラム（２３）に伝達することにより、圧力の検出を行うようにした圧力検出装置において、
前記圧力伝達部材（８０）の一端部には第１の球状部材（９１）が固定され、他端部には第２の球状部材（９２）が固定されており、
前記圧力伝達部材（８０）の一端部、他端部は、それぞれ、前記第１の球状部材（９１）、前記第２の球状部材（９２）を介して、前記第１のダイアフラム（２３）、前記第２のダイアフラム（１３）に接触しており、
前記第１のダイアフラム（２３）の最大変形時の曲率半径は、前記第１の球状部材（９１）の曲率半径よりも大きく、
前記第２のダイアフラム（１３）の最大変形時の曲率半径は、前記第２の球状部材（９２）の曲率半径よりも大きくなっていることを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】
前記第１の球状部材（９１）の径は、前記第１の球状部材（９１）が前記第１のダイアフラム（２３）の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面と接する程度に、前記圧力伝達部材（８０）の径よりも大きいものであることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項３】
前記センシング部（２０）は、一端側が開口部（２２）、他端側が前記第１のダイアフラム（２３）である中空筒状の金属ステム（２１）と、前記第１のダイアフラム（２３）の表面に設けられた歪みゲージ（３０）とからなるものであり、
前記圧力伝達部材（８０）の一端部は、前記金属ステム（２１）の前記開口部（２２）から前記金属ステム（２１）の中空部内へ挿入されており、この金属ステム（２１）の中空部内にて前記第１の球状部材（９１）を介して前記第１のダイアフラム（２３）に接触しており、
前記第１のダイアフラム（２３）の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面は、前記金属ステム（２１）の中空部の内面であることを特徴とする請求項２に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
前記第２の球状部材（９２）の径は、前記第２の球状部材（９２）が前記パイプ部（１０ｃ）の内面と接する程度に前記圧力伝達部材（８０）の径よりも大きいものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングの表面に設けられているダイアフラムから棒状の圧力伝達部材を介して、ハウジング内に収納されたセンシング部のダイアフラムに対して圧力を印加するようにした圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の圧力検出装置としては、圧力を受圧するための第１のダイアフラムを有するとともに圧力に応じた信号を出力するセンシング部をハウジング内に収納し、ハウジングのパイプ部に棒状の圧力伝達部材を収納し、このパイプ部先端の開口部に第２のダイアフラムを有するものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものにおいては、圧力伝達部材は、パイプ部内において、一端部が第１のダイアフラムに接触し他端部が第２のダイアフラムに接触するように収納されており、第２のダイアフラムが受けた圧力を、圧力伝達部材を介して第１のダイアフラムに伝達することにより、圧力の検出を行うようにしている。
【特許文献１】特開５−３４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者が試作検討したところ、上記した従来の圧力検出装置において次のような問題が生じることがわかった。
【０００５】
図３は、本発明者の試作品としての圧力検出装置を示す概略断面図である。この圧力検出装置は、たとえば、自動車のエンジンブロックに取り付けられ、燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出するセンサとして適用することができるものである。
【０００６】
ハウジング１０は、円筒状の第１の分割部１０ａとこの第１の分割部１０ａよりも細いパイプ部１０ｃを有する第２の分割部１０ｂとからなり、これら両分割部１０ａ、１０ｂは、切削や冷間鍛造等により加工された金属製のものである。
【０００７】
ハウジング１０におけるパイプ部１０ｃの外周面には、被測定体としての上記エンジンブロックにネジ結合可能なネジ部１１が形成されている。ここで、ハウジング１０のパイプ部１０ｃは、被測定体としてのエンジンブロックに形成されたネジ穴に挿入され、ネジ部１１を介して取り付けられる。
【０００８】
ハウジング１０における第１の分割部１０ａの内部には、圧力に応じた信号を出力するセンシング部２０が取り付けられている。ここでは、センシング部２０は、一端側が開口部２２、他端側が第１のダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、この金属ステム２１の第１のダイアフラム２３の表面にガラス溶着などによって設けられた歪みゲージ３０とからなる。
【０００９】
金属ステム２１は、中空円筒形状に加工された金属製の部材であり、ハウジング１０における第１の分割部１０ａの中空部に圧入されて固定されている。
【００１０】
歪みゲージ３０は、たとえば、ブリッジ回路などが形成されたシリコン半導体チップなどからなるもので、圧力によって金属ステム２１の第１のダイアフラム２３が変形したとき、この変形に応じた抵抗値変化を電気信号に変換して出力する機能する。
【００１１】
また、ハウジング１０の内部において、金属ステム２１の第１のダイアフラム２３の外周には、セラミック基板などからなる第１の回路基板４０が設けられており、歪みゲージ３０と第１の回路基板４０とは、ボンディングワイヤ４２により結線され、電気的に接続されている。
【００１２】
また、第１の回路基板４０における歪みゲージ３０とのワイヤボンディング面には、セラミック基板などからなる第２の回路基板５０が対向して配置されている。この第２の回路基板５０における第１の回路基板４０との対向面には、ボンディングワイヤ４２を介してＩＣチップ４４が実装されている。そして、これら第１および第２の回路基板４０、５０は、スプリング４５により電気的に接続されている。
【００１３】
また、第２の回路基板５０における第１の回路基板４０側とは反対側の面には、ターミナル６１がインサート成形などにより一体化されてなるコネクタケース７０が設けられている。そして、ターミナル６１と第２の回路基板５０とは導電性接続部材６３を介して電気的に接続されている。
【００１４】
また、ハウジング１０の端部１２をコネクタケース７０にかしめることにより、コネクタケース７０とハウジング１０とは一体に固定されている。そして、ターミナル６１は自動車のＥＣＵなどへ配線部材を介して電気的に接続可能となっている。
【００１５】
一方、図３に示されるように、ハウジング１０全体でみると、第２の分割部１０ｂに設けられているパイプ部１０ｃは、センシング部２０の第１のダイアフラム２３の収納部部位からパイプ状をなして突出するものとなっている。
【００１６】
そして、このパイプ部１０ｃの突出先端部の開口部１０ｄには、当該開口部１０ｄを遮蔽するように、金属製の第２のダイアフラム１３が溶接などにより固定されている。
【００１７】
また、パイプ部１０ｃ内には、金属製棒状の圧力伝達部材８０が収納されている。ここで、圧力伝達部材８０の一端部は、センシング部２０としての金属ステム２１の開口部２２から金属ステム２１内へ挿入され、金属ステム２１の第１のダイアフラム２３に接触している。一方、圧力伝達部材８０の他端部は第２のダイアフラム１３に接触している。
【００１８】
こうして、第２のダイアフラム１３が受けた圧力は、圧力伝達部材８０を介してセンシング部２０の第１のダイアフラム２３に伝達され、センシング部２０において圧力の検出が行われるようになっている。
【００１９】
ところで、このような圧力検出装置においては、第１および第２のダイアフラム２３、１３にて歪み変形の阻害が発生する。図４は、そのダイアフラムにおける歪み変形の阻害の様子を具体的に示す拡大断面図である。
【００２０】
第２のダイアフラム１３に圧力が加わっていない状態すなわち静止状態では、図４（ａ）に示されるように、棒状の圧力伝達部材８０の一端部の端面と第１のダイアフラム２３の裏面とが面接触の状態にある。
【００２１】
ここで、第２のダイアフラム１３に圧力が印加されると、図４（ｂ）に示されるように、圧力伝達部材８０によって第１のダイアフラム２３が押され、第１のダイアフラム２３は、圧力伝達部材８０とは反対側に凸となるように歪み変形する。
【００２２】
このとき、歪み変形した第１のダイアフラム２３の裏面と圧力伝達部材８０の一端部の端面との接触においては、図４（ｂ）に示されるように隙間が生じ、圧力伝達部材８０の一端部端面の角部によって、第１のダイアフラム２３における歪み変形の阻害が発生する。
【００２３】
なお、この図４では、第１のダイアフラム２３側について歪み変形の阻害の様子が示されているが、たとえば、第２のダイアフラム１３が圧力伝達部材８０の他端部を押すとき、図４（ｂ）と同様の歪み変形が第２のダイアフラム１３に発生するため、第１のダイアフラム２３側と同様の問題が、第２のダイアフラム１３側についても言える。
【００２４】
さらに、図４（ａ）に示されるように、第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向へ延びる側壁の内面と、圧力伝達部材８０の一端部との間は、圧力伝達部材８０の変位を円滑に実現するために隙間を有している。なお、ここでは、上記側壁とは、金属ステム２１の中空部の内面である。
【００２５】
そのため、図４（ｂ）に示されるように、圧力伝達部材８０の傾きが生じやすくなり、このような圧力伝達部材８０の傾きが生じた場合、圧力伝達部材８０の一端部と第１のダイアフラム２３との接触位置がずれることになる。それによって、圧力伝達部材８０を介した圧力の適切な伝達や、第１のダイアフラム２３の変形度合が変わってしまうことになる。
【００２６】
また、この圧力伝達部材８０のずれによる問題は、第２のダイアフラム１３側についても同様に影響する。第２のダイアフラム１３側にて圧力伝達部材８０がずれた場合、第２のダイアフラムの歪み変形を圧力伝達部材へ適切に伝達することが困難になる。ここでは、第２のダイアフラム１３の受圧面と直交する方向へ延びる側壁の内面とは、パイプ部１０ｃの内面である。
【００２７】
このことについて、ダイアフラム１３、２３の受圧面と直交する方向へ延びる側壁と、圧力伝達部材８０との間の隙間を実質的に無くすことが考えられるが、その場合、圧力伝達部材８０と当該側壁との摩擦力が大きくなって、圧力伝達部材８０の円滑な変位が阻害される。
【００２８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ハウジング内に収納された第１のダイアフラムに対して、ハウジングの表面に設けられている第２のダイアフラムから棒状の圧力伝達部材を介して、圧力を印加するようにした圧力検出装置において、各ダイアフラムにおける歪み変形の阻害を防止し、良好な歪み変形を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ハウジング（１０）と、ハウジング（１０）に収納され、圧力を受圧するための第１のダイアフラム（２３）を有するとともに圧力に応じた信号を出力するセンシング部（２０）と、ハウジング（１０）のうち第１のダイアフラム（２３）の収納部位から突出するパイプ状をなすパイプ部（１０ｃ）と、パイプ部（１０ｃ）の突出先端部の開口部（１０ｄ）に対して当該開口部（１０ｄ）を遮蔽するように固定された第２のダイアフラム（１３）と、パイプ部（１０ｃ）内に、一端部が第１のダイアフラム（２３）に接触し他端部が第２のダイアフラム（１３）に接触するように収納された棒状の圧力伝達部材（８０）とを備え、第２のダイアフラム（１３）が受けた圧力を、圧力伝達部材（８０）を介して第１のダイアフラム（２３）に伝達することにより、圧力の検出を行うようにした圧力検出装置において、次のような点を特徴としている。
【００３０】
すなわち、本発明では、圧力伝達部材（８０）の一端部には第１の球状部材（９１）が固定され、他端部には第２の球状部材（９２）が固定されており、圧力伝達部材（８０）の一端部、他端部は、それぞれ、第１の球状部材（９１）、第２の球状部材（９２）を介して、第１のダイアフラム（２３）、第２のダイアフラム（１３）に接触しており、第１のダイアフラム（２３）の最大変形時の曲率半径は、第１の球状部材（９１）の曲率半径よりも大きく、第２のダイアフラム（１３）の最大変形時の曲率半径は、第２の球状部材（９２）の曲率半径よりも大きくなっていることを特徴としている。
【００３１】
それによれば、第１のダイアフラム（２３）、第２のダイアフラム（１３）の歪む範囲において、各ダイアフラム（１３、２３）と各球状部材（９１、９２）との接触は、実質的に常に点接触の状態となる。
【００３２】
そのため、本発明によれば、ハウジング（１０）内に収納された第１のダイアフラム（２３）に対して、ハウジング（１０）の表面に設けられている第２のダイアフラム（１３）から棒状の圧力伝達部材（８０）を介して、圧力を印加するようにした圧力検出装置において、各ダイアフラム（１３、２３）における歪み変形の阻害を防止し、良好な歪み変形を維持することができる。
【００３３】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の圧力検出装置において、第１の球状部材（９１）の径は、第１の球状部材（９１）が第１のダイアフラム（２３）の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面と接する程度に、圧力伝達部材（８０）の径よりも大きいものであることを特徴としている。
【００３４】
それによれば、第１の球状部材（９１）と、第１のダイアフラム（２３）の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面との接触部は、実質的に第１の球状部材（９１）の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となる。つまり、第１の球状部材（９１）と上記側壁との隙間をほぼ無くすとともに且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。
【００３５】
そのため、棒状の圧力伝達部材（８０）が傾くのを極力防止できるとともに、第１の球状部材（９１）と上記側壁との摩擦を極力小さいものにできる。これらのことから、圧力伝達部材（８０）および第１の球状部材（９１）を介した圧力の印加による第１のダイアフラム（２３）の歪み変形特性を良好なものにでき、好ましい。
【００３６】
また、請求項３に記載の発明のように、センシング部（２０）としては、一端側が開口部（２２）、他端側が第１のダイアフラム（２３）である中空筒状の金属ステム（２１）と、第１のダイアフラム（２３）の表面に設けられた歪みゲージ（３０）とからなるものを採用することができる。
【００３７】
このような金属ステム（２１）からなるセンシング部（２０）とした場合、請求項２に記載の圧力検出装置においては、圧力伝達部材（８０）の一端部は、金属ステム（２１）の開口部（２２）から金属ステム（２１）の中空部内へ挿入され、この金属ステム（２１）の中空部内にて第１の球状部材（９１）を介して第１のダイアフラム（２３）に接触したものにでき、さらに、この場合、第１のダイアフラム（２３）の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面は、金属ステム（２１）の中空部の内面となる。
【００３８】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３に記載の圧力検出装置において、第２の球状部材（９２）の径は、第２の球状部材（９２）がパイプ部（１０ｃ）の内面と接する程度に圧力伝達部材（８０）の径よりも大きいものであることを特徴としている。
【００３９】
それによれば、パイプ部（１０ｃ）内に収納されている第２の球状部材（９２）と当該パイプ部（１０ｃ）との接触部は、実質的に第２の球状部材（９２）の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となる。つまり、第２の球状部材（９２）とパイプ部（１０ｃ）との隙間をほぼ無くすとともに且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。
【００４０】
そのため、棒状の圧力伝達部材（８０）が傾くのを極力防止できるとともに、第２の球状部材（９２）とパイプ部（１０ｃ）との摩擦を極力小さいものにできる。これらのことから、第２のダイアフラム（９２）の歪み変形を第２の球状部材（９２）および圧力伝達部材（８０）へ適切に伝達することができ、好ましい。
【００４１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る圧力検出装置１００の概略断面構成を示す図である。
【００４３】
この圧力検出装置１００は、用途限定するものではないが、ハウジング１０のパイプ部１０ｃを被測定体としてのたとえば自動車のエンジンブロックにおける取付穴にネジ結合して取り付けられ、燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出するセンサとして適用したものとできる。
【００４４】
ハウジング１０は、円筒状の第１の分割部１０ａとこの第１の分割部１０ａよりも細いパイプ部１０ｃを有する第２の分割部１０ｂとからなり、これら両分割部１０ａ、１０ｂは、切削や冷間鍛造等により加工された金属製のものである。
【００４５】
たとえば、ハウジング１０すなわち両分割部１０ａ、１０ｂはステンレスなどから構成されるもので、第１の分割部１０ａの端部を第２の分割部１０ｂに設けられた拡径部に圧入することにより、両分割部１０ａ、１０ｂは一体に固定されている。
【００４６】
なお、ハウジング１０における各分割部１０ａ、１０ｂは圧入により互いに固定されているもの以外にも、たとえば、溶接や接着あるいはネジ結合などにより、互いに固定されたものであってもよい。
【００４７】
ハウジング１０におけるパイプ部１０ｃの外周面には、被測定体としての上記エンジンブロックにネジ結合可能なネジ部１１が形成されている。ここで、ハウジング１０のパイプ部１０ｃは、当該エンジンブロックに形成されたネジ穴に挿入され、ネジ部１１を介して取り付けられる。
【００４８】
ハウジング１０における第１の分割部１０ａの内部には、圧力に応じた信号を出力するセンシング部２０が取り付けられており、それにより、センシング部２０は、ハウジング１０に収納されている。
【００４９】
ここでは、センシング部２０は、一端側が開口部２２、他端側が第１のダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、この金属ステム２１の第１のダイアフラム２３の表面にガラス溶着などによって設けられた歪みゲージ３０とからなる。つまり、金属ステム２１の第１のダイアフラム２３は、センシング部２０の第１のダイアフラム２３として構成される。
【００５０】
金属ステム２１は、中空円筒形状に加工された金属製の部材であり、ハウジング１０における第１の分割部１０ａの中空部に圧入されて固定されている。本例では、金属ステム２１の中空部は円筒状であるが、角筒状でもよい。なお、本実施形態において、金属ステム２１はハウジング１０に対してネジ結合されるものであってもよい。
【００５１】
ここでは、図１に示されるように、金属ステム２１は、第１の分割部１０ａにおける第２の分割部１０ｂとの圧入部側の端部寄りに、金属ステム２１の開口部２２を位置させ、第１の分割部１０ａにおける第２の分割部１０ｂとの圧入部側の端部とは反対側の端部寄りに、金属ステム２１の第１のダイアフラム２３を位置させている。
【００５２】
この歪みゲージ３０は、たとえば、ブリッジ回路などが形成されたシリコン半導体チップなどからなるもので、圧力によって金属ステム２１の第１のダイアフラム２３が変形したとき、この変形に応じた抵抗値変化を電気信号に変換して出力する機能する。そして、これら第１のダイアフラム２３および歪みゲージ３０が、圧力検出装置１００の基本性能を左右する。
【００５３】
ここで、金属ステム２１を構成する金属材料には、高圧を受けることから高強度であること、及び、Ｓｉ半導体などからなる歪みゲージ３０を低融点ガラスにより接合することなどのため、低熱膨張係数であることが求められ、具体的には、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏまたはＦｅ、Ｎｉを主体とし、析出強化材料としてＴｉ、Ｎｂ、Ａｌまたは、Ｔｉ、Ｎｂが加えられた材料を選定し、プレス、切削や冷間鍛造などにより形成できる。
【００５４】
また、ハウジング１０の内部において、金属ステム２１の第１のダイアフラム２３の外周には、セラミック基板などからなる第１の回路基板４０が設けられている。そして、歪みゲージ３０と第１の回路基板４０とは、アルミニウム（Ａｌ）などからなるボンディングワイヤ４２により結線され、電気的に接続されている。
【００５５】
また、第１の回路基板４０における歪みゲージ３０とのワイヤボンディング面には、たとえばセラミック基板などからなる第２の回路基板５０が対向して配置されている。この第２の回路基板５０における第１の回路基板４０との対向面には、ＩＣチップ４４が接着されて搭載されている。
【００５６】
このＩＣチップ４４は、歪みゲージ３０からの出力を増幅したり調整したりするための回路が形成されたものであり、第２の回路基板５０とはボンディングワイヤ４２を介して電気的に接続されている。そして、これら第１および第２の回路基板４０、５０は、両回路基板４０、５０間に介在するスプリング４５により電気的に接続されている。
【００５７】
ここで、スプリング４５は導電性の弾性体であり、たとえば、第１および第２の回路基板４０、５０の一方にろう付けやはんだ付けされ、他方には接触することによって、両回路基板４０、５０の導通が実現されている。
【００５８】
また、第２の回路基板５０における第１の回路基板４０側とは反対側の面には、ターミナル６１を有するコネクタケース７０が設けられている。コネクタケース７０はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂などからなるもので、ターミナル６１はコネクタケース７０にインサート成形などにより一体化されている。
【００５９】
そして、ターミナル６１と第２の回路基板５０とは導電性接続部材６３を介して電気的に接続されている。この導電性接続部材６３としては、たとえばゴム中に導電性のピンが異方性を持って多数配列されたもの、あるいは、スプリング、あるいは、導電性接着剤などを採用することができる。
【００６０】
また、ハウジング１０の端部１２をコネクタケース７０にかしめることにより、コネクタケース７０とハウジング１０とは一体に固定されている。そして、ターミナル６１は自動車のＥＣＵなどへ配線部材を介して電気的に接続可能となっている。
【００６１】
一方、図１に示されるように、ハウジング１０全体でみると、ハウジング１０における第２の分割部１０ｂに設けられているパイプ部１０ｃは、センシング部２０の収納部位すなわち第１のダイアフラム２３の収納部位からパイプ状をなして突出するものとなっている。本例では、パイプ部１０は円筒パイプ形状をなすが、角パイプ形状でもよい。
【００６２】
そして、このパイプ部１０ｃの突出先端部の開口部１０ｄには、当該開口部１０ｄを遮蔽するように、金属製の第２のダイアフラム１３が溶接されて固定されている。具体的に、この第２のダイアフラム１３はステンレスなどからなるものにできる。
【００６３】
また、パイプ部１０ｃ内には、一端部がセンシング部２０側に位置し他端部が第２のダイアフラム１３側に位置するように金属製棒状の圧力伝達部材８０が収納されている。この圧力伝達部材８０は、たとえばステンレスなどからなるものであり、押し出し加工などにより容易に形成することができる。
【００６４】
ここで、圧力伝達部材８０の一端部は、金属ステム２１の開口部２２から金属ステム２１内へ挿入され、金属ステム２１の第１のダイアフラム２３に荷重を与えた状態で接触している。一方、圧力伝達部材８０の他端部は第２のダイアフラム１３に荷重を与えた状態で接触している。
【００６５】
本実施形態では、圧力伝達部材８０の一端部には第１の球状部材９１が接合され、他端部には第２の球状部材９２が接合されており、圧力伝達部材８０の一端部、他端部は、それぞれ、第１の球状部材９１、第２の球状部材９２を介して、第１のダイアフラム２３、第２のダイアフラム１３に接触している。
【００６６】
これら球状部材９１、９２は、たとえばステンレスなどからなる鋼球などにより構成されたものである。そして、各球状部材９１、９２は、圧力伝達部材８０の一端部、他端部にそれぞれ溶接などによって接合され固定されている。
【００６７】
こうして、第２のダイアフラム１３が受けた圧力は、球状部材９１、９２および圧力伝達部材８０を介して第１のダイアフラム１３に伝達され、圧力の検出が行われるようになっている。
【００６８】
また、本実施形態では、第１のダイアフラム２３の最大変形時の曲率半径は、第１の球状部材９１の曲率半径よりも大きく、第２のダイアフラム１３の最大変形時の曲率半径は、第２の球状部材９２の曲率半径よりも大きくなっている。このことは、具体的には次のようなことである。
【００６９】
図２は、本圧力検出装置１００のダイアフラムにおける歪み変形の様子を、第１のダイアフラム２３および第１の球状部材９１の側について具体的に示す拡大断面図である。
【００７０】
第２のダイアフラム１３に圧力が加わっていない状態すなわち静止状態では、図２（ａ）に示されるように、棒状の圧力伝達部材８０の一端部に接合された第１の球状部材９１と第１のダイアフラム２３の裏面とは、実質的に点接触の状態にある。
【００７１】
ここで、第２のダイアフラム１３に圧力が印加されると、図２（ｂ）に示されるように、圧力伝達部材８０および第１の球状部材９１によって第１のダイアフラム２３が押され、第１のダイアフラム２３は、圧力伝達部材８０とは反対側に凸となるように歪み変形する。
【００７２】
本実施形態では、この第１のダイアフラム２３の最大変形時とは、第１のダイアフラム２３において第１の球状部材９１とは反対方向に凸となるような変形が最大であるときのことである。
【００７３】
そして、この第１のダイアフラム２３の最大変形時の曲率半径が、第１の球状部材９１の曲率半径よりも大きいため、図２（ｂ）に示されるように、第１のダイアフラム２３と第１の球状部材９１との接触は、実質的に常に点接触の状態となる。
【００７４】
このことは、上記図２のようには図示しないけれども、第２のダイアフラム１３と第２の球状部材９２との関係においても、同様である。すなわち、本実施形態では、第２のダイアフラム１３の最大変形時とは、第２のダイアフラム１３において第２の球状部材９２とは反対方向に凸となるような変形が最大であるときのことである。
【００７５】
そして、この第２のダイアフラム１３の最大変形時の曲率半径が、第２の球状部材９２の曲率半径よりも大きいため、第２のダイアフラム１３と第２の球状部材９２との接触も、実質的に常に点接触の状態となる。
【００７６】
また、図１、図２では、好ましい形態として、第１の球状部材９１の径を、第１の球状部材９１が第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面と接する程度に、圧力伝達部材８０の径よりも大きいものとしている。
【００７７】
具体的に、図示例では、センシング部２０としては、一端側が開口部２２、他端側が第１のダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、第１のダイアフラム２３の表面に設けられた歪みゲージ３０とからなるものを採用している。
【００７８】
そして、圧力伝達部材８０の一端部は、金属ステム２１の開口部２２から金属ステム２１の中空部内へ挿入され、この金属ステム２１の中空部内にて第１の球状部材９１を介して第１のダイアフラム２３に接触したものになっている。この場合、第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面は、金属ステム２１の中空部の内面となる。
【００７９】
それによれば、金属ステム２１の中空部内に収納されている第１の球状部材９１と、当該金属ステム２１の中空部の内面との接触部は、実質的に第１の球状部材９１の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となる。
【００８０】
なお、本例では、金属ステム２１の中空部が円筒状であるため、当該接触部は実質的に上記円周部全体であるが、当該中空部が角筒状ならば上記円周部の一部が接触する状態となる。つまり、図２に示されるように、第１の球状部材９１と金属ステム２１との隙間をほぼ無くし、且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。
【００８１】
また、第２の球状部材９２について、第２のダイアフラム１３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面は、パイプ部１０ｃの内面である。そして、好ましい形態として、第２の球状部材９２の径を、当該側壁の内面すなわちパイプ部１０ｃの内面と接する程度に、圧力伝達部材８０の径よりも大きいものとしている。
【００８２】
それによれば、パイプ部１０ｃ内に収納されている第２の球状部材９２と、当該パイプ部１０ｃの内面との接触部は、実質的に第２の球状部材９２の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となる。
【００８３】
なお、本例では、パイプ部１０ｃが円筒状であるため、当該接触部は実質的に上記円周部全体であるが、パイプ部１０ｃが角パイプ（角筒）形状ならば、上記円周部の一部が接触する状態となる。つまり、第２の球状部材９２とパイプ部１０ｃとの隙間をほぼ無くし、且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。
【００８４】
かかる構成を有する圧力検出装置１００の組付方法の一例について、述べる。まず、第１のダイアフラム２３の表面に歪みゲージ３０が接合された金属ステム２１を、ハウジング１０における第１の分割部１０ａに圧入して固定する。
【００８５】
次に、第１の回路基板４０を金属ステム２１の外周に配置し、第１の回路基板４０と歪みゲージ３０との間をボンディングワイヤ４２により結線する。そして、第１の回路基板４０と、ＩＣチップ４４がワイヤボンド実装された第２の回路基板５０とをスプリング４５を介して接続する。
【００８６】
続いて、コネクタケース７０をハウジング１０における第１の分割部１０ａに組み付け、ハウジング１０の端部１２をかしめることにより、コネクタケース７０とハウジング１０における第１の分割部１０ａとを固定する。それとともに、ターミナル６１と第２の回路基板５０とを導電性接続部材６３を介して接続する。
【００８７】
こうして、センシング部２０および両回路基板４０、５０が設けられた第１の分割部１０ａと、コネクタケース７０とが一体に組み付けられる。また、一方で、ハウジング１０における第２の分割部１０ｂにおけるパイプ部１０ｃの開口部１０ｄにおいて、第１のダイアフラム１３を溶接して固定する。
【００８８】
次に、第１の球状部材９１が接合された圧力伝達部材８０の一端部を、金属ステム２１の開口部２２へ挿入するとともに、第２の球状部材９２が接合された圧力伝達部材８０の他端部をパイプ部１０ｃへ挿入する。
【００８９】
そして、この状態で、ハウジング１０における第１の分割部１０ａと第２の分割部１０ｂとを圧入させることで、一体化する。こうして、上記図１に示される圧力検出装置１００が完成する。
【００９０】
かかる圧力検出装置１００は、ハウジング１０のネジ部１１を介して、被測定体としての上記エンジンブロックに形成されたネジ穴に取り付けられることによって、当該エンジンブロックに接続固定される。
【００９１】
そして、燃焼室２２０内の圧力（筒内圧）が、図１中の矢印Ｙに示されるように、第２のダイアフラム１３に印加されると、圧力伝達部材８０および球状部材９１、９２を介して第１のダイアフラム１３に伝達される。
【００９２】
すると、その圧力によって金属ステム２１の第１のダイアフラム２３が変形し、この変形を歪みゲージ３０により電気信号に変換し、圧力検出を行うようにしている。そして、歪みゲージ３０からの信号は、ＩＣチップ４４にて処理され、ターミナル６１から外部へ出力される。
【００９３】
ところで、本実施形態によれば、ハウジング１０と、ハウジング１０に収納され、圧力を受圧するための第１のダイアフラム２３を有するとともに圧力に応じた信号を出力するセンシング部２０と、ハウジング１０のうち第１のダイアフラム２３の収納部位から突出するパイプ状をなすパイプ部１０ｃと、パイプ部１０ｃの突出先端部の開口部１０ｄに対して当該開口部１０ｄを遮蔽するように固定された第２のダイアフラム１３と、パイプ部１０ｃ内に、一端部が第１のダイアフラム２３に接触し他端部が第２のダイアフラム１３に接触するように収納された棒状の圧力伝達部材８０とを備え、第２のダイアフラム１３が受けた圧力を、圧力伝達部材８０を介して第１のダイアフラム２３に伝達することにより、圧力の検出を行うようにした圧力検出装置１００が提供される。
【００９４】
そして、本実施形態の圧力検出装置１００においては、圧力伝達部材８０の一端部には第１の球状部材９１が接合され、他端部には第２の球状部材９２が接合されており、圧力伝達部材８０の一端部、他端部は、それぞれ、第１の球状部材９１、第２の球状部材９２を介して、第１のダイアフラム２３、第２のダイアフラム１３に接触しており、第１のダイアフラム２３の最大変形時の曲率半径は、第１の球状部材９１の曲率半径よりも大きく、第２のダイアフラム１３の最大変形時の曲率半径は、第２の球状部材９２の曲率半径よりも大きくなっていることを特徴としている。
【００９５】
このような特徴点を有する本圧力検出装置１００によれば、上述したように、第１のダイアフラム２３、第２のダイアフラム１３の歪む範囲（変形する範囲）において、各ダイアフラム１３、２３と各球状部材９１、９２との接触は、実質的に常に点接触の状態となる。
【００９６】
そのため、本実施形態によれば、各ダイアフラム１３、２３における歪み変形の阻害を防止し、良好な歪み変形を維持することができる。
【００９７】
また、上記した好ましい形態によれば、本圧力検出装置１００において、第１の球状部材９１の径は、第１の球状部材９１が第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面、すなわち金属ステム２１の中空部の内面と接する程度に、圧力伝達部材８０の径よりも大きいものであることを特徴としている。
【００９８】
それによれば、上述したように、第１の球状部材９１と、当該金属ステム２１の中空部の内面との接触部は、実質的に第１の球状部材９１の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となるため、第１の球状部材９１と金属ステム２１との隙間をほぼ無くし、且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。
【００９９】
そのため、棒状の圧力伝達部材８０が傾くのを極力防止できるとともに、第１の球状部材９１と金属ステム２１の中空部の内面との摩擦を極力小さいものにできる。このことから、圧力伝達部材８０および第１の球状部材９１を介した圧力の印加による第１のダイアフラム２３の歪み変形特性を良好なものにでき、好ましい。
【０１００】
また、上記した好ましい形態によれば、本圧力検出装置１００において、第２の球状部材９２の径は、第２の球状部材９２がパイプ部１０ｃの内面と接する程度に圧力伝達部材８０の径よりも大きいものであることを特徴としている。
【０１０１】
それによれば、上述したように、第２の球状部材９２とパイプ部１０ｃの内面との接触部は、実質的に第２の球状部材９２の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となるため、第２の球状部材９２とパイプ部１０ｃとの隙間をほぼ無くすとともに且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。
【０１０２】
そのため、棒状の圧力伝達部材８０が傾くのを極力防止できるとともに、第２の球状部材９２とパイプ部１０ｃの内面との摩擦を極力小さいものにできる。このことから、圧力の印加による第２のダイアフラム９２の歪み変形の荷重を第２の球状部材９２および圧力伝達部材８０へ適切に伝達することができ、好ましい。
【０１０３】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、圧力伝達部材８０の一端部に第１の球状部材９１が接合され、他端部に第２の球状部材９２が接合されていたが、これら両球状部材９１、９２は、圧力伝達部材８０と一体に成形されたものであってもよい。要するに、両球状部材９１、９２は、圧力伝達部材８０の端部に固定されたものであればよい。
【０１０４】
また、上述したが、上記図示例では、センシング部２０としては、歪みゲージ３０および第１のダイアフラム２３を有する中空筒状の金属ステム２１を採用しており、圧力伝達部材８０の一端部および第１の球状部材９１を、金属ステム２１の中空部へ挿入し、この中空部内にて第１の球状部材９１を第１のダイアフラム２３に接触させている。
【０１０５】
そのため、金属ステム２１の中空部の内面が、第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面となる。しかし、センシング部としては、このような金属ステム２１に限定されるものではなく、圧力を受圧するための第１のダイアフラムを有するとともに圧力に応じた信号を出力するものであれば、かまわない。
【０１０６】
したがって、第１のダイアフラムの受圧面と直交する方向に延びる側壁とは、金属ステム２１の中空部の内面でなくてもよい。たとえば、ハウジングのパイプ部が第１のダイアフラムの直前まで延びている構成を採用した場合、このパイプ部の内壁が、上記側壁として構成されることになる。
【０１０７】
また、上記実施形態に示される圧力検出装置１００においては、ハウジング１０は、ハウジング１０におけるセンシング部２０の取り付け部位と受圧ダイアフラム１３の固定部位との間で第１の分割部１０ａと第２の分割部１０ｂとに分割され、これら各分割部１０ａ、１０ｂが組み付けられて一体化されたものとなっているが、ハウジング１０は単一の成形体であってもよい。
【０１０８】
要するに、本発明は、ハウジングと、ハウジングに収納され第１のダイアフラムを有するセンシング部と、ハウジングのパイプ部の突出先端部の開口部に設けられた第２のダイアフラムと、パイプ部内に収納され一端部が第１のダイアフラムに接触し他端部が第２のダイアフラムに接触する棒状の圧力伝達部材とを備える上記圧力検出装置において、圧力伝達部材の両端部にそれぞれ球状部材を固定して設けるとともに、第１のダイアフラムの最大変形時の曲率半径および第２のダイアフラムの最大変形時の曲率半径を、それぞれ当該ダイアフラムに接する球状部材の曲率半径よりも大きくしたことを要部とするものであり、それ以外の部分については適宜設計変更が可能である。
【０１０９】
また、本発明の圧力検出装置は、上述したような燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出する燃焼圧センサとして適用されることに限定されないことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施形態に係る圧力検出装置の概略断面構成を示す図である。
【図２】図１に示される圧力検出装置のダイアフラムにおける歪み変形の様子を具体的に示す拡大断面図である。
【図３】本発明者の試作品としての圧力検出装置を示す概略断面図である。
【図４】図３に示される圧力検出装置のダイアフラムにおける歪み変形の阻害の様子を具体的に示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…ハウジング、１０ｃ…ハウジングにおけるパイプ部、
１０ｄ…パイプ部の突出先端部の開口部、１３…第２のダイアフラム、
２０…センシング部、２１…金属ステム、２２…金属ステムの開口部、
２３…第１のダイアフラム、３０…歪みゲージ、８０…圧力伝達部材、
９１…第１の球状部材、９２…第２の球状部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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